煤多段加氢热解过程的研究(Ⅱ)焦油组成分析

采用色 -质联用技术分析了先锋褐煤多段加氢热解过程中所得焦油的主要组分及其相对含量 ,并与单段加氢热解过程的结果进行了比较 ,从中分析了焦油轻质化的机理 .结果表明 :煤的多段加氢热解过程所得油品与传统的单段加氢热解油品相比 ,含有更丰富的高经济价值组分 ,如苯、甲苯、二甲苯和酚、甲酚、二甲酚及萘 ,这主要是因为氢气在峰温处的停留促进了自由基的氢化饱和及抑制了其再聚合的反应 .通过调整反应条件 (如增加反应压力、增大氢气流量 )可使多段加氢热解过程中所得焦油进一步轻质化 .最后 ,还对合成气气氛下多段热解的油品进行了分析     

六氨氯化镁热解过程及其非等温动力学

利用热重（TG）分析技术对六氨氯化镁的热分解过程及动力学进行了研究,考察了六氨氯化镁在4、7、10、13、16 K·min^-1线性升温速率和空气气氛下热分解机理,六氨氯化镁热解过程分为3个阶段。提出了一种整体优化的多升温速率迭代的等转化率求取活化能方法,采用该方法,得到六氨氯化镁热解3个阶段的活化能分别为51.38、64.70、73.55 kJ·mol^-1。采用整体优化的多升温速率等温法确立了六氨氯化镁热解3个阶段的热解机理函数与指前因子：第1步反应的热解机理属于固体相边界反应机理（n=1/4）,指前因子为3.281×10⁵ s^-1;第2步反应的热解机理属成核与生长机理（n=1.8）,指前因子为5.624×10⁶ s^-1;第3步反应属化学反应机理（1.5级反应）,指前因子为5.862×10⁵ s^-1。     

竹材热解过程的动力学

在不同升温速率（5、10、20、30 K•min^-1）下,对竹材进行TG、DTG分析.试样从313～650 K的升温过程经历了水分析出﹑第一步热解和第二步热解过程.用Levenberg-Marquardt方法对非等温动力学过程进行数据拟合,结果表明,半纤维素在较低温度下热解,仅生成挥发性组分,表现为第一步热解,可以用简单一级反应描述;纤维素和木质素在较高温度下热解,表现为第二步热解,是竞争的平行一级反应,产物分别是挥发性组分和竹炭.第一热解过程与热解升温速率有关,而第二热解过程与升温速率无关.     

油页岩半焦热解特性

利用热重分析仪对油页岩半焦热解特性进行了研究.综合考虑制取半焦所获得的页岩油品质、半焦成分、发热量和循环流化床设计,认为干馏温度介于500～600℃为宜;干馏度对半焦热解初析温度和低温段热解过程有影响,但对高温段热解影响不明显,高温干馏所制取的半焦其热解过程包含于低温所制取的半焦热解过程中;随升温速率的提高,相同温度下的半焦热解度降低,当升温速率超过40℃•min^-1后,升温速率对半焦热解过程影响不大;最后采用Coasts法计算了油页岩半焦热解动力学参数,计算结果可供数值仿真和工程设计参考.     

TiO2纳米管/UV/O3对腐殖酸的降解动力学

用自制的TiO₂纳米管（TNTs）作为催化剂,对腐殖酸进行TNTs/UV/O₃工艺降解研究.从动力学角度分析了光催化、臭氧化的协同作用及催化剂煅烧温度的影响,考察了反应温度、初始pH值、催化剂投加量和臭氧投加量对降解速率的影响,建立了新型动力学模型.结果表明,光催化和臭氧化有很强的协同作用,催化剂最佳煅烧温度为400℃,腐殖酸的TOC降解过程符合零级反应,模型显示当原水pH值为7.35,TNTs投加量0.806g·L^-1,O₃投加量0.49g·h^-1时TNTs/UV/O₃对腐殖酸TOC的降解取得最佳反应速率,当反应温度T为25℃时,最佳k为0.8095mg·L^-1·min^-1,当反应温度T为30℃时,最佳k为0.8231mg·L^-1·min^-1.试验结果和模型结果对比得出试验值基本符合动力学模型.     

TiO2纳米管/UV/O3对腐殖酸的降解动力学

用自制的TiO₂纳米管（TNTs）作为催化剂,对腐殖酸进行TNTs/UV/O₃工艺降解研究.从动力学角度分析了光催化、臭氧化的协同作用及催化剂煅烧温度的影响,考察了反应温度、初始pH值、催化剂投加量和臭氧投加量对降解速率的影响,建立了新型动力学模型.结果表明,光催化和臭氧化有很强的协同作用,催化剂最佳煅烧温度为400℃,腐殖酸的TOC降解过程符合零级反应,模型显示当原水pH值为7.35,TNTs投加量0.806g·L^-1,O₃投加量0.49g·h^-1时TNTs/UV/O₃对腐殖酸TOC的降解取得最佳反应速率,当反应温度T为25℃时,最佳k为0.8095mg·L^-1·min^-1,当反应温度T为30℃时,最佳k为0.8231mg·L^-1·min^-1.试验结果和模型结果对比得出试验值基本符合动力学模型.     

废弃碳纤维/环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

采用热重分析仪对废弃碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP复合材料),分别在升温速率为6. 67℃·min~(-1)、10℃·min~(-1)和13. 33℃·min~(-1)下进行热解,考察了不同气氛及不同升温速率对CF/EP复合材料热解的影响。结果表明:升温速率和反应气氛对废弃CF/EP复合材料热解过程及特性有重要影响;废弃CF/EP复合材料在氮气氛下热解反应速率较快阶段只有一个阶段,为第一失重阶段,且为一级反应模式。废弃CF/EP复合材料在空气氛下的热解反应速率较快阶段有两个阶段,第一失重阶段为二级反应模式,第二失重阶段为0. 5级反应模式;空气氛下热解第一失重阶段在相同分解温度下与氮气氛下热解反应机理不同;提高升温速率可显著增加废弃CF/EP复合材料热解的表观活化能和指前因子;经外推法可知,氮气氛表观活化能为55. 84 kJ·mol~(-1),空气氛第一失重阶段表观活化能为39. 24 kJ·mol~(-1),第二失重阶段表观活化能为-8. 62 kJ·mol~(-1)。     

亚麻纤维热解动力学的“model free”法和Coats-Redfern模型拟合法研究

亚麻纤维是一种潜在的气化原料,本文对亚麻纤维的热解行为进行了热重分析研究。10 mg粒径为0.60～0.85 mm的亚麻纤维颗粒在高纯氮气的保护下分别以10、20、30、50 K·min^-1的升温速率线性升温到550℃。使用“model free”方法和Coats-Redfern模型拟合方法分析亚麻纤维的热解过程,并估算出热解反应的表观活化能。本文中“model free”方法包括Friedman、Flynn-wall-Ozawa、Vyazovkin and Wight三种等转化率方法及Kissinger法。三种等转化率方法均得到活化能随着转化率的升高而升高的规律。四种“model free”方法显示亚麻纤维的活化能主要在155～175 kJ·mol^-1之间,使用模型拟合方法所获得亚麻纤维热解反应的活化能值在175 kJ·mol^-1左右,使用模型拟合方法和“model free”方法所得的活化能值接近。这些活化能值可以为亚麻纤维高效的热化学利用提供基础数据。     

热解条件对煤焦结构及气化反应活性的影响

在不同热解条件下制得5种煤焦,考察了热解温度、升温速率对煤焦结构性质及CO2气化反应活性的影响.其中4组煤焦由神木煤和华亭煤在1 100℃和1 500℃常压沉降炉中快速热解制得,还有1组煤焦在固定床中以10℃/min加热到900℃,并停留30 min得到.慢速热解煤焦孔隙结构不发达,BET比表面积仅为1.58 m2/g,而快速热解煤焦存在大量的微孔和中孔结构,得到的比表面积要大得多,但随热解温度的增大而减小.煤焦与CO2在0.1 MPa和3.1 MPa系统压力下的反应速率均随热解终温的升高而减小,但与慢速热解煤焦的结构性质无法直接关联.热解温度对煤焦炭微观结构及矿物质催化性能的影响导致了反应活性的下降.     

苯甲酸甲酯气相原位加氢制苯甲醛

提出了苯甲酸甲酯气相原位加氢制苯甲醛的路线。在常压固定床反应器上研究了浸渍法制备的Cu-MnO/γ-Al₂O₃双功能催化剂催化苯甲酸甲酯气相原位加氢制苯甲醛的反应性能,考察了催化剂的组成、反应温度、进样速率、酯/醇/水摩尔比等因素对苯甲酸甲酯转化率和苯甲醛选择性的影响。在优化的反应条件（苯甲酸甲酯/甲醇/水摩尔比为0.5/40/40、反应温度为420℃、进样速率为0.1 ml•min^-1）下,苯甲醛选择性可达到88.5%,苯甲酸甲酯的转化率为79.6%,且Cu-MnO/γ-Al₂O₃催化剂具有较好的稳定性。根据产物分布提出了苯甲酸甲酯原位加氢的反应机理。该反应体系不需要外部供应氢气,避免了氢气的生产和运输,简化了反应工艺。     

热处理条件对大同煤中微量有害元素变迁规律的影响

在自行设计的加压密闭热解反应器中研究了大同煤中As、Pb、Cr、Cd和Mn等微量有害元素在氮气条件下随温度（300～700℃）、压力（0.1～4MPa）和停留时间的变化规律,同时也考察了热解气氛（氮气和氢气）的影响.结果表明：这5种元素的析出率均随热解温度的升高而升高,随停留时间的延长而增大;反应压力的升高抑制了微量元素的释放;长停留时间,氢气气氛有利于微量元素的挥发; 热解过程中As和Cd较其他3种元素表现了较强的挥发性.     

基于热重-红外联用技术分析油酸的热解特性及动力学分析

利用热重红外联动技术（TG-DTG-FTIR）研究了橡胶籽油中的单不饱和游离脂肪酸油酸组分在不同升温速率（5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min）下的热解特性。然后,用多元线性回归法对油酸非等温热解所得到的特性参数进行研究并计算,求得不同升温速率下对应的反应级数、活化能和指前因子,并对不同升温速率下油酸热解反应活化能和指数前因子作线性拟合。结果表明：油酸热解过程主要可分为0～268℃和268～300℃两个阶段,由红外谱图特征峰的分析可知,不同升温速率下,在油酸热解的阶段内均出现了水蒸气、CH₄、CO₂和CO这4种主要气体挥发分。随着升温速率的增大,油酸热解的最大失重速率随之增大,热解区间也向着高温段移动,同时计算在升温速率从5～30℃/min的过程中,反应级数n=1时,热解反应活化能由105.57kJ/mol降低至93.99kJ/mol,指数前因子由6.99×10⁶降低至6.7×10⁵;n≠1时,热解反应活化能由102.45kJ/mol降低至93.38kJ/mol,指数前因子由3.13×10⁶降低至2.97×10⁴,反应活化能和指数前因子随升温速率的增大出现明显减小。通过对不同升温速率下油酸热解反应的活化能和指数前因子进行线性拟合后发现,两者间具有较好的补偿效应。     

定-转子反应器传热特性

采用蒸汽-水体系,在转子转速为400～1400 r·min^-1、水流量为0. 1～0. 5 m³·h^-1、蒸汽充足的实验条件下,研究了定-转子反应器(RSR)的传热特性,初步考察了操作参数对RSR液体分布的影响。实验结果表明：总传热系数随着转速的升高而增大,随着液量的增加而增大但增幅减小。小流量（0.1～0.3 m³·h^-1）与低转速（400 r·min^-1）时,温升不均,表明液体分布不均。最后采用因次分析法推导出定-转子反应器总传热系数关联式,且进行了统计检验,所得关联式与实验数据拟合较好。     

超细与常规煤粉燃烧动力学特性及计算分析

采用热重-差热分析仪研究了元宝山褐煤与大同烟煤2个煤种常规粒度与超细粒度各4个煤样的燃烧特性,其升温速率均为30 ℃•min^-1、所用气体为纯O₂、气体流量均为80 ml•min^-1.根据试验数据计算了各试验煤样的综合燃烧特性指数和高、低温度段的燃烧动力学参数,用重量加权平均法计算了各煤样的平均表观活化能,重点讨论了常规粒度与超细粒度煤粉的燃烧特性的差异.     

油坊梁煤加压热解特性的实验研究

为考察不同热解条件对煤加压热解产物分布和产品品质的影响，利用加压热重装置研究了不同升温速率(10℃/min, 20℃/min, 30℃/min, 40℃/min)、压力(1.0 MPa, 2.0 MPa, 3.0 MPa, 4.0 MPa)和气氛(100%N₂,100%CO₂,50%CO₂+50%H₂)对油坊梁煤加压热解特性的影响。结果表明：在反应终温800℃、升温速率30℃/min、100%N₂条件下，受加压抑制挥发分的逸出与扩散的影响，失重曲线、失重速率曲线及最大失重速率对应的峰温整体向高温侧移动，失重率由1.0 MPa时的24.52%减小至4.0 MPa时的19.46%。与100%N₂气氛相比，100%CO₂和50%CO₂+50%H₂气氛下失重率分别增加2.29%和1.32%。受高氢分压下较多的氢分子参与自由基的加氢饱和、高压促使挥发分发生二次反应，以及CO₂与重...     

利用硫化氢制备氢气和硫化锌新方法

利用电化学溶解-沉淀法回收利用硫化氢制取氢气和硫化锌.考察了不同硫化氢含量、进气流速对吸收反应的影响,并对电解制氢和硫化氢吸收反应的双系统匹配运转进行了详细研究.结果表明,在温度为25℃、搅拌速率为100 r•min^-1条件下,硫化氢的一次吸收率可达99.9%以上,电解液可循环使用;电解反应可在低电压0.5 V和25℃条件下进行,制氢电耗低于1.2 kW•h•m^-3H₂.     

基于三种算法的瓜子壳热解动力学分析

采用热失重法研究瓜子壳在氮气气氛中的热解过程,结果显示:瓜子壳在50℃/min的升温速率下主要热失重区间为167～427℃,最大失重速率发生在354.42℃,达42.9％/min.将瓜子壳参与反应的物质分为伪纤维素、伪半纤维素和伪木质素,假设瓜子壳在热解过程中由3个独立互不影响的平行反应而成,分别运用遗传算法(GA)、...     

寻甸褐煤的催化多段加氢热解过程

利用热重技术对寻甸褐煤的催化多段加氢热解过程进行了研究,考察了不同的催化剂制备方式对该过程的影响,并在固定床上研究了产物的分布和焦油组成.结果表明：催化剂的存在明显增加了自由基的生成及其被氢化饱和的速率,从而导致了总转化率的提高;与不加催化剂相比,当Mo负载量为0.2%时, 350 ℃的停留过程使转化率从26%激增到50%;不同Mo负载量下的停留对加氢热解过程中的低温峰和高温峰的影响不同;经超声处理催化剂制备的煤样,其加氢热解在任何温度下的转化率均高于用电磁搅拌制备的结果,而且热解温度越高其效果越明显;超声负载催化剂的多段催化加氢热解的总转化率远远高于通过电磁搅拌制备的煤样;催化条件下的多段加氢热解过程改变了产物的分布,并明显提高了焦油中轻质组分的含量,苯类、酚类和萘类收率分别增加了42%、37.8%和115.4%.     

间壁换热分解开采天然气水合物的实验模拟

在自制3.5 L带内置换热器的可视化反应釜中,进行了不同间壁换热温度（84.8、72.2、50.5、30.9℃）的定容分解开采丙烷水合物实验模拟。分解初始时釜内气体压力迅速上升,随着分解的进行,压力增加的幅度逐渐减小,最后压力保持一定值。因此,将水合物分解过程分为释放气体阶段和分解尾声阶段。在释放气体阶段,气体大量产出,釜内压力迅速升高;在分解尾声阶段,釜内压力趋于平缓。计算得到总分解过程平均分解速率介于0.16～0.46 mol·min^-1·m^-2之间、总分解过程的能量效率介于1.33～3.74之间;释放气体阶段分解速率介于0.27～2.56 mol·min^-1·m^-2之间、水合物分解的能量效率介于2.25～5.58之间。与相关文献比较,间壁换热分解水合物的能量效率有很大程度提高。在实际应用中,存在一个最佳间壁换热分解温度,既提高水合物分解速率又提高能量效率。     

废轮胎胎侧胶粉的热解反应特性及动力学研究

利用热综合分析仪研究废轮胎胎侧胶粉在不同升温速率下的热解反应特性,建立并求解热解动力学方程。结果表明:废轮胎胎侧胶粉的热解温度区间集中在300~500℃;热解过程主要有天然橡胶和合成橡胶分解2个阶段;随着升温速率的增大,热解反应逐渐发生延迟,热解过程的总质量损失略有减小;用一级反应模型描述废轮胎胎侧胶粉的热解历程,在升温速率分别为10,20,30,40和50℃·min~(-1)时,反应活化能分别为71.998,69.067,80.779和75.011和82.676 k J·mol~(-1),线性拟合的相关系数均超过0.99。